Studio di fotodiodi a valanga per il calorimetro CMS al LHC del CERN"

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Puo essere eseguito un rinvenimento a temperatura per riparare la struttura cristallina e incorporare gli ioni droganti in siti attivi della matrice cristallina. 2.4.2.3 Metodo di crescita epitassiale Si tratta di una tecnica usata per crescere un materiale cristallino a partire da una fase uida in un germe di cristallizzazione, dove lo strato di cristallo in crescita presenta le stesse caratteristiche del germe. Questo metodo si adatta bene alla produzione di materiali semiconduttori utilizzabili nel campo dell'ottica elettronica, e quindi, per la produzione di diodi fotorivelatori. Poiche esistono numerose tecniche di crescita epitassiale, passiamo in esame soltanto alcune applicazioni tra le piu diuse. Liquid Phase Epitaxy (LPE) Si tratta della tecnica di crescita del cristallo da una fase liquida, e risulta tra le piu semplici. Si parte da un germe di cristallizzazione (seme), che viene posto in contatto con un fuso, la cui composizione e funzione dei requisiti chiesti per l'ottenimento del prodotto nale; quindi si varia il gradiente termico in modo da produrre un materiale dalla corretta stechiometria. Il fenomeno della crescita non e continuo, ma risulta una sequenza progressiva di depositi di spessore. Questo processo deve essere eseguito ad una temperatura sucientemente bassa, in modo da minimizzare la formazione di difetti. Il rareddamento della soluzione a due fasi (solida-liquida), richiede la diminuzione della temperatura iniziale, anche possa avvenire una nucleazione spontanea, e da qui, la precipitazione. Questa riduce la concentrazione del soluto ad un valore di equilibrio; si tratta di tecniche di rareddamento di equilibrio. Un problema e rappresento dalla dicolta di controllare la composizione durante il processo di crescita del cristallo, e cio non permette di arrivare alla produzione di spessori molto piccoli con precisa stechiometria. Vapour Phase Epitaxy(VPE) In alternativa alla tecnica LPE, esiste la VPE, cioe la crescita del cristallo a partire dalla fase vapore, superiore al metodo appena descritto per quanto riguarda l'ottenimento di materiali dotati di struttura eterogenea. Questa tecnologia si basa sul condurre gli atomi costituenti lo spessore in crescita, alla supercie del sottostrato, in fase di vapore. Le reazioni avvengono presso la supercie, che risulta formata di atomi depositati in modo epitassiale. Questa tecnica ha molteplici applicazioni, ed il modo di procedere varia sia a seconda del materiale che si intende drogare, sia del drogante stesso, cioe e funzione delle 37
caratteristiche richieste dal prodotto e, quindi, della sua particolare utilizzazione. Infatti, variando questi paramentri cambiano le reazioni chimiche necessarie per il processo di cristallizazione e, conseguentemente, varia il contesto tecnico usato. 2.4.3 Caratteristiche degli APD 2.4.3.1 Guadagno Il guadagno M puo essere denito come: M= I , I MD I P (2.10) dove I e la corrente di uscita, erogata dall'APD. I P e la corrente dovuta ai fotoelettroni prima della loro amplicazione. I MD e la corrente oscura amplicata dalla regione di moltiplicazione. Se si considera che la corrente oscura deve essere piccola rispetto alla corrente erogata dall'APD, il guadagno e dato piu semplicemente da: M ' I I P (2.11) Il guadagno in corrente e funzione della tensione di alimentazione applicata, V bias (tensione inversa). Per valori bassi di tensione di alimentazione, il campo elettrico alla giunzione p-n e ancora troppo debole per la moltiplicazione delle cariche e la regione di svuotamento non e ancora completata. Incrementando la tensione si allarga la regione di svuotamento, aumenta il campo elettrico ed il guadagno ha un andamento crescente. Andando a valori di tensione maggiori lo spessore svuotato raggiunge la regione ed il fotodiodo diventa eciente ad alte velocita. Se la tensione di alimentazione si avvicina ai valori di breakdown, la regione di svuotamento si allarga oltre la regione , no alla n ++ , ed il campo elettrico nella regione p-n e cos alto da rendere il guadagno superiore a 100. Una buona equazione per approssimare l'andamento del guadagno e data dalla [13]: dove: M(V) = 1 1 , (V=V br ) n (2.12) 38
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